彩色負片色彩校正顯像儀彩色放大機校色機構及精確校色法的製作方法

2023-06-14 16:09:56

專利名稱：彩色負片色彩校正顯像儀彩色放大機校色機構及精確校色法的製作方法
技術領域：
本發明屬彩色攝影與電視視頻技術製造領域，主要應用於彩色負片擴放工藝。
本發明的
背景技術：
目前，日光型彩色膠捲使用的工作範圍為3500～6000K°色溫範圍內，為了拍攝3400K°以下色溫的景物，必須使用燈光型膠捲或色溫轉換鏡。對於要求精確的專業攝影，必須用專門儀器測定光源色溫而選用相應的色溫轉換、平衡鏡，其原因是受彩照製作的關鍵——校色工藝的落後狀況所制約。國內外各種彩擴、彩放機，無論其自動化程度及光學系統如何精密、先進，均只能由擴放人員用肉眼觀看底片，靠經驗來判定屬於哪個校色參數點，如果偏色過分，只能判「無法校正」。這種靠人眼觀負片的經驗來定各種不同色溫景物底片的校色量是造成普遍校色質量不高、日光型膠捲應用範圍受限制的主要原因。
82年日本騰龍公司(TAMROM)率先推出彩色底片顯象儀(FOTOVIX)，但只能送出底片最佳結果，而不能輸出人們關心的彩放機在某種相紙條件下的實際(或參考)校色量。
本發明的設計目的是解決上述問題，使彩色攝影——照片製作的關鍵校色工序從根本上擺脫經驗型，使之科學化。首先通過實驗，建立了相應的色度學物理模型，完成了彩色量在拍攝——印製過程的數學模型模擬，在此基礎上解決了利用電視系統檢測底片色溫類別的難題，證實了日光型膠捲經過精確校正後，工作範圍可以毫無困難地擴大到2500～16000K°色溫區(不用任何色溫平衡、轉換鏡)證實了底片大面積變色(拍後長期不衝保存不當引起的偏色)可以重新恢復正常色彩。
本發明的設計方案主要包括以下內容1、日光型彩卷在2500～16000K°色溫光源下拍攝底片在彩色放大機上校色資料庫及校色基本方法。
與原有技術相比，每一牌號校正數據不是有限的幾個點，而是至少由20～30個點組成的連續曲線，在低色溫範圍區時對同一張底片同時使用黃(Y)、品(M)、青(C)濾色片，在超高色溫區用C、M濾色片，而不是目前彩放系統只用Y——M校色量，待條件成熟後使用Y——R(紅)、及C——B(蘭)校色片進一步擴大校色範圍。
2、彩色放大機校色機構的改進，(見圖-1)為了適應多點校色，大範圍校正、簡化操作，將原先Y——M校色片分別由各自旋扭刻度控制改為Y——M校色片聯合沿色溫平衡曲線靠模移動，由一個手把參照刻度及負片色彩分析顯象儀控制校色量大小，這樣可以大大提高校色精度，保證校色片總在平衡曲線位置上。
這裡核心是兩片曲線靠模，兩片之間的夾角變化代表了不同牌號的校色量，曲線靠模與水平線的共同傾角代表了相紙的種類。
作為校色執行機構，它還有信息反饋通道當校色片發生位移時，帶動固定於校色片上的電位器，使之隨之而動，而靜止的電位器滑動臂則輸出不斷改變的電壓信號，供自動控制使用。
3、底片色彩校正顯象儀(見圖-2)其主要有光源——膠片投影；光電轉換攝象頭；電信號檢測運算轉換；數據顯示及電視屏幕顯示五部分組成。當底片未加或少加校正片時，屏幕將顯示底片此時的衝洗效果，並用數字顯示該加量。(注底片顯象儀校正量只能代表燈光投影系統及色罩與攝象機設計色溫的色差，而不是底片色溫校正量)其核心部分是電信號檢測，運算轉換電路。關鍵有兩部分電路組成(見圖-3)。
一是色光信號過濾電路；二是運算轉換電路；是整個發明的核心。信號處理過程如下由攝象頭送出的R(紅)、G(綠)、B(蘭)電信號經色光信號過濾電路消除景物色彩，送出色光信號，經檢測電路取樣保持再送到運算轉換電路進行處理，一路送入數字顯示電路，一路作為控制電壓，控制R、G、B主通道上的三個放大器的增益，(實際是≤1的增益)使之符合需要的比例。信號再經倒相電路到電視機顯象管電路，這樣就得到實際衝洗效果的正像。
4、自成系統的「視頻」信號對電視拍攝顯示系統應作如下改進首先電視視頻信號經一系列編碼加工是為了適應無線電傳輸所必須的，到終端又要做複雜的解碼工作，在本系統內全無必要，當R、G、B電信號從CCD中取出後，經必要的加工(如γ校正、黑斑補償、孔欄校正、加同步等)應直接分路傳輸；同時彩色校正電路以及電視機無關電路一併去掉，這樣圖象的清晰度，色彩隔離度將達到目前廣播級水準，實現高性能、低成本。這是與底片顯象儀不同的重要特徵之一。
5、由IC、CPU(集成微處理器)控制的自動化機電一體化彩放機自動控制的基本框圖(見圖-2)由於運算轉換電路能直接輸出需要的校正量，因而實現機電一體化及數控就不難了。經運算轉換後去數顯電路的信號只要分一路經過A/D(模/數)轉換後，將數據存放存儲器內。當膠片放入擴大機後，由IC、CPU(微處理器)將數據從存儲器內取出，經D/A(數/模)轉換，變成直流驅動電壓到放大機，驅動直流電機，帶動靠模校色片移動，同時校色片組的可變電位器，不斷反饋校色片實際移動信息電壓，如果移動電壓等於校色數據電壓，CPU將發出停止指令，校色工作完成，等下一工作循環。
現有大型彩擴機因曝光採用三基色燈，校色數據、校色方式自動化程度與彩放機不同，因而不必用曲線靠模式，在裝備了色彩校正分析顯像系統後，可真正實現校色——擴放自動化。
6、結構方案一種彩色放大機校色機構，它包括聚光鏡(1)、燈(2)、透鏡(3)、透鏡(5)、底片(6)、光圈(7)、主透鏡(8)及相紙(9)，兩片曲線靠模(4)與曲線靠模頂杆(11)一端連接，曲線靠模頂杆的另一端與兩導輪(15)連接、兩導輪(15)分別通過彈簧(10)壓在曲線靠模(16)的內、外軌跡上，通過操作手把(14)而控制曲線靠模(4)的移動。曲線靠模(16)的外軌跡為品紅軌跡，內軌跡為黃色軌跡。
彩色負片色彩校正顯像儀，它包括聚光鏡(1)、燈(2)、透鏡(3)、底片(6)、主透鏡(8)、A/D轉換電路(21)、存儲器(22)、校色片位置信號電壓電路(23)、比較電路(24)、CPU(25)、D/A轉換電路(26)、激勵驅動電路(27)及彩色放大校色機構(28)，攝像頭(17)送出的R(紅)、G(綠)、B(蘭)電路信號經色光信號過濾電路(29)消除景物色彩，送出色光信號至檢測電路(30)，同時V、H同步取樣脈衝信號送至檢測電路，檢測電路取樣保持再送到運算轉換電路(31)，同時校色片位置電壓或手動調色電壓信號送入運算轉換電路進行處理後，一路送入數字顯示電路(32)、一路作為控制電壓控制R、G、B主通道上的三個放大器(33、34、35)的增益，三個放大器送出的信號至倒相電路(36)到顯像管電路(20)。色光信號過濾電路(29)、檢測電路(30)、V、H同步取樣脈信號，V/P運算轉換電路(31)、校色片位置電壓或手動調色電壓信號、數字顯示電路(32)、放大器(33、34、35)及倒相電路(36)構成V/P運算電路。電視拍攝顯示裝置採用不編碼、分路傳輸方法，原彩色矩陳電路去掉。
彩色負片色彩校正顯像儀色光處理的方法，將攝像頭(17)送出的R(紅)、G(綠)或B(蘭)信號同時送入差動放大器兩輸入端即可消除景物色彩信號，保留色光信號；將R、G、B色光信號兩兩相除，即實現色光——色溫信號轉換；將函數電路設計的輸出電壓幅度(即需要的校色量)與輸入相應的色溫信息電壓能一一對應，即完成核心轉換。
本發明的主要優點是大大提高了校色質量。簡化了操作，減輕擴放人員用眼疲勞，大大降低了使用人員的素質要求，對於專業攝影可以不再使用色溫轉換、平衡鏡，攝影家可以依靠電視屏，根據創作意圖選擇最佳校色點，對於日光型膠捲可以大大擴充使用範圍，給拍攝者帶來更大便利。特別是底片色彩分析顯像儀作為一種有力的檢測手段，為最終解決恢復褪色底片色彩提供了方便。


圖1是彩色放大機校色機構的示意圖。
圖2是彩色負片色彩校正顯像儀的原理框圖。
圖3是彩色負片色彩校正顯像儀中V/P運算電路構成的原理框圖。
圖4是色光分離電路實現景色、光色分離的電路示意圖。
圖5是色光分離電路實現景色、光色分離的輸入波形圖。
圖6是色光分離電路實現景色、光色分離的輸出波形圖。
圖7是除法電路實現色光、色溫信息電壓轉換的電路示意圖。
圖8是增益控制電路示意圖。
圖9是色溫信息電壓——校色電壓函數轉換電路示意圖。
圖10是色溫信息電壓——校色電壓函數轉換特徵示意圖。
結合附圖1～10對本發明作以敘述。
①、日光型彩卷在2500～16000K°色溫光源下拍攝的底片在彩色放大機上校色資料庫。
②、改進彩色放大機校色機構，保證校色量始終處於色溫平衡曲線上。
③、底片色彩校正顯象儀(見附圖)其主要有光源——膠片投影，光電轉換攝像頭，電信號檢測運算轉換，數據顯示及電視屏五部分組成。
④、自成系統的「視頻信號」改進TV拍攝顯示系統，實現高性能低成本。
⑤、由IC、CPU控制的機電一體化自動控制的基本框圖(略)本儀器基本性能當底片不加校正量時，屏幕顯示膠片在某相紙條件下實際末加校色量時衝洗的效果(偏色)，同時送出應加校色數據。當校色量恰到好處時，屏幕量示底片最佳衝洗結果。
日光型彩卷經精確校色後，工作範圍可以毫無困難地擴大到2500～16000K°色溫區(不用任何色溫平衡、轉換鏡)同樣，底片大面積變色(拍後長期不衝、保存不當引起的偏色)可以重新恢復正常色彩。
色光過濾電路及運算轉換電路的說明信號特點景物色彩為交流信號，色光信號為直流信號，只要將交直流信號分離取出直流信號，即實現色光信號的分離。
因而簡單位方案是將R(G或B)信號同時送入差動放大器兩輸入端即可消除景物色彩信號，保留色光信號，如圖、圖5、圖6。
由於色光信號幅度本身受到膠片感光量不同、投影白光強弱變化等因素影響，不能直接與校色量取得聯繫，但相互間的比值卻代表了膠片的色溫信息，具有唯一確定值，因而只要將R、G、B色光信號兩兩相除，即實現色光——色溫信號轉換。具體電路如圖7，由這種方法得到的信息是真正代表膠片上拍攝光源在色度圖上的確切位置信息。
由於色溫信息電壓與校色量間存在唯一確定的函數關係，因而只要將函數電路設計的輸出電壓幅度(即需要的校色量)與輸入相應的色溫信息電壓能一一對應，即完成了核心轉換。具體電路如圖9，如果函數電路的轉折點取得多些，相應曲線就比較精確，原則上每一牌號相紙有相應的一組二極體電阻分壓電路組。
如果電路按拍攝一印製數學模型轉換，即R光變C光，B光變Y光，G光變M光進行運算後再分解為R、G、B光也能實現其功能轉換，但設備就變得極為複雜，相比較用計算機數位技術實現本電路功能要容易得多，這裡不再累述。
增益控制部分為乘法器。當主通道R、G、B中的兩路受到校色電壓控制後(設控制前膠片未加校色片，屏幕能顯示正確色彩)屏幕將出現符合某相紙偏色情況的色彩比例，當膠片加足校色量時，校色電壓＝1，R、G、B三通道信號恢復完全自平衡，此時屏幕將顯示最佳色彩。乘法電路如圖8。
由於校色電壓＝校色量，只要將校色電壓直接用數字式萬用表電路即可完成數顯功能。
綜上所述，色光過濾及運算轉換電路經三個必須步驟，過濾運算轉換，相應R、G、B信號→色光信息電壓→色溫信息電壓→校色電壓是最主要的發明核心，其過程次序設計方法及信號處理方法為主要技術特徵需要保護。
權利要求
1.一種彩色放大機校色機構，它包括聚光鏡(1)、燈(2)、透鏡(3)、透鏡(5)、底片(6)、光圈(7)、主透鏡(8)及相紙(9)，其特徵是兩片曲線靠模(4)與曲線靠模頂杆(11)一端連接，曲線靠模頂杆的另一端與兩導輪(15)連接、兩導輪(15)分別通過彈簧(10)壓在曲線靠模(16)的內、外軌跡上，通過操作手把(14)而控制曲線靠模(4)的移動。
2.根據權利要求1所述的彩色放大機校色機構，其特徵是曲線靠模(16)的外軌跡為品紅軌跡，內軌跡為黃色軌跡。
3.一種彩色負片色彩校正顯像儀，它包括聚光鏡(1)、燈(2)、透鏡(3)、底片(6)、主透鏡(8)、A/D轉換電路(21)、存儲器(22)、校色片位置信號電壓電路(23)、比較電路(24)、CPU(25)、D/A轉換電路(26)、激勵驅動電路(27)及彩色放大校色機構(28)，其特徵是攝像頭(17)送出的R(紅)、G(綠)、B(蘭)電路信號經色光信號過濾電路(29)消除景物色彩，送出色光信號至檢測電路(30)，同時V、H同步取樣脈衝信號送至檢測電路，檢測電路取樣保持再送到運算轉換電路(31)，同時校色片位置電壓或手動調色電壓信號送入運算轉換電路進行處理後，一路送入數字顯示電路(32)、一路作為控制電壓控制R、G、B主通道上的三個放大器(33、34、35)的增益，三個放大器送出的信號至倒相電路(36)到顯像管電路(20)。
4.根據權利要求3所述的彩色負片色彩校正顯像系統，其特徵是；色光信號過濾電路(29)、檢測電路(30)、V、H同步取樣脈信號，V/P運算轉換電路(31)、校色片位置電壓或手動調色電壓信號、數字顯示電路(32)、放大器(33、34、35)及倒相電路(36)構成V/P運算電路。
5.根據權利要求1或3所述的彩色放大機校色機構或彩色負片色彩校正顯像儀，其特徵是電視拍攝顯示裝置採用不編碼、分路傳輸方法，原彩色矩陳電路去掉。
6.一種彩色負片色彩校正顯像儀色光處理的方法，其特徵是將攝像頭(17)送出的R(紅)、G(綠)或B(蘭)信號同時送入差動放大器兩輸入端即可消除景物色彩信號，保留色光信號；將R、G、B色光信號兩兩相除，即實現色光——色溫信號轉換；將函數電路設計的輸出電壓幅度(即需要的校色量)與輸入相應的色溫信息電壓能一一對應，即完成核心轉換。
全文摘要
彩色放大機校色機構的特徵是兩片曲線靠模與曲線靠模頂杆一端連接、另一端與兩導輪連接，兩導輪分別通過彈簧壓在曲線靠模的內外軌道上。彩色負片色彩校正顯像儀的特徵是攝像頭送出的R(紅)、G(綠)、B(蘭)電視信號經色光信號過濾，電路消除景物色彩，送出色光信號至檢測電路，檢測電路取樣保持再送到運算轉換電路進行處理後，一路送入數字顯示電路，一路作為控制電路控制R、G、B主通道上的三個放大器的增益，三個放大器送出的信號至倒相電路到顯像管電路。
文檔編號G03C7/18GK1128870SQ9410854
公開日1996年8月14日 申請日期1994年7月28日 優先權日1994年7月28日
發明者俞祥敏 申請人:俞祥敏